[發明專利]新型鋰鹽電解液及鋰離子電池

在審

• 申請號: 202210648974.5
• 申請日: 2022-06-09
• 公開（公告）號: CN114976253A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 尚德華;王亞飛
• 申請（專利權）人: 傲普（上海）新能源有限公司
• 主分類號: H01M10/0568
• 分類號: H01M10/0568;H01M10/0525;C07F5/02
• 代理公司: 上海互順專利代理事務所(普通合伙) 31332
• 代理人: 曹月明

本發明具體是涉及一種新型鋰鹽電解液及鋰離子電池，電解液包括新型鋰鹽、鋰鹽、添加劑和非水有機溶，新型鋰鹽的結構通式為：其中，R為直鏈烷基?C_n。該新型鋰鹽電解液在直鏈烷基?C_n結構中引入氟、馬來酰亞胺等基團，能在電極表面形成耐高溫穩定的固體電解質膜，且結構中的氟、磺酰等基團具有強吸電子能力，具有較高的離子電導率，形成的固體電解質膜具有較好的鋰離子導通性能，能極大降低電池內阻。同時，該新型鋰鹽主體結構中的硼酸酯基團，能夠提升電解液在負極表面的成膜性能，降低負極端的溶劑共嵌入問題，提升鋰離子電池在高溫環境下的循環性能，因此，該新型鋰鹽具有較好的熱穩定性，可提升電池的高溫性能。

技術領域

本發明涉及電化學技術領域，特別是涉及一種新型鋰鹽電解液及鋰離子電池。

背景技術

隨著經濟的發展和社會的進步，能源問題也愈發凸顯，人們對化石燃料的依賴也愈發嚴重，隨之而來的是大量的二氧化碳排放，引發了導致溫室效應導致了全球變暖問題。因此，全球都在積極探索新能源替代傳統化石能源，比如風能、水能、太陽能以及核能等。但是又遇到一系列新的問題，比如這些新能源往往穩定性較差，還有面臨的用電高峰等問題，這就催生了一個新的行業-儲能。

中國儲能行業中很重要的一環是鋰離子電池制造業。鋰離子電池是將化學能轉換為電能的儲能器件，其具有能量密度高、輸出電壓高、循環壽命長、無記憶效應等突出優點。鋰離子電池由正極、負極、隔膜、電解液等組成，其中電解液是鋰離子電池技術中的較為關鍵的部分。鋰離子電池電解液通常由鋰鹽、有機溶劑、添加劑組成，而這也使得鋰離子電池電解液具有易燃性質，且其中的鋰鹽往往不能耐受較高溫度。商用的鋰鹽通常是六氟磷酸鋰，其在高溫下會分解，使電池性能劣化；而且電極上形成的固體電解質膜會在高溫條件下分解，進而放出大量的熱量，使電池發生熱失控。

一般的做法通常為使用耐高溫的鋰鹽，比如雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、雙草酸硼酸鋰等，但以這些鋰鹽為基礎的電解液有的會腐蝕鋁箔，有的電導率較低不能使電池性能充分發揮，還有些鋰鹽和常規電池材料體系的匹配性較差，而且這些鋰鹽制備困難，價格普遍較高。還有一種方法就是使用電解液添加劑，在電極表面形成致密固體電解質膜，這些固體電解質膜穩定性較好，具有較好的高溫穩定性，但是添加劑的使用會提升電池的制造成本，而且引入添加劑會使電解液的離子電導率降低，極大增加了電池的內阻，降低電池的循環性能，而且傳統添加劑種類繁多，要耗費大量精力探索電解液配方。

發明內容

基于此，有必要針對上述問題，提供一種成本較低、充分發揮電池性能且能降低電池內阻的新型鋰鹽電解液及鋰離子電池。

為了實現上述目的，在本發明的第一個方面，提供一種新型鋰鹽電解液，其特征在于，所述電解液包括新型鋰鹽、鋰鹽、添加劑和非水有機溶劑，所述新型鋰鹽的結構通式為：

其中，R為直鏈烷基-C_n，所述直鏈烷基-C_n上的一個或者多個氫原子被以下取代基所取代生成所述新型鋰鹽，所述取代基為：氟、三氟甲基、三氟甲氧基、氰基、氟磺酰基、氟磺酸基、三氟甲磺酰基、三氟甲磺酸基、氟(磺酰亞胺鋰基)磺酰基、氟(磺酰亞胺鋰基)磺酸基、三氟甲基(磺酰亞胺鋰基)磺酰基、三氟甲基(磺酰亞胺鋰基)磺酸基、磺酸鋰基、苯基、氟代苯基、三甲基硅基、三氟甲基硅基、氟代環三磷腈基、異氰酸酯基。

進一步的，所述新型鋰鹽占所述電解液重量的百分比為0.01％～20％。

進一步的，所述直鏈烷基-C_n中n為1～6的整數。

進一步的，所述鋰鹽占所述電解液重量的百分比為2％～20％。

進一步的，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟磷酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、雙(氟磺酰)亞胺鋰、雙(三氟甲基磺酰)亞胺鋰、三氟甲磺酸鋰、四氟硼酸鋰、高氯酸鋰、(氟磺酰)三氟甲基磺酰亞胺鋰、四氯鋁酸鋰、六氟砷酸鋰中的一種或者多種的組合。